第六十九章 链条和螺旋桨

    由于李憬策划的辽东之战和四川移民的事情，都涉及到内河航船。李憬就不得不考虑，制造一种适合整个大明内陆地区的内河航船。羊皮筏子只能顺着水漂流，到了下游一般要拆了，用马车或者人背马驮运回上游的，因为这种没有整流罩外形的航行器，杂乱的外形阻力极大。实际上只能单程使用。

    羊皮筏子远远不能满足李憬的需求。所以必须设计专用的适合整个大明绝大部分内河的内河船型。李憬决定先设计一款基本型，把主要结构确定下来，然后在发展出战船和货船。再之后，根据基型放大和缩小，改进出不同的规格。

    内河和大海不同，主要是水浅，必须要有浅的吃水，这样就要把船设计的非常宽大，不能像海船那样用尖底。只能用扩大平面体积来加大排水量。长宽比必须在2.5到5之间，太长也不行，内河里没法转弯。

    第二就是推进的问题，内河航船用帆的不多，如果风不好，大海宽广可以走之字形，但是内河狭窄，没法走之字形。很多都是划桨或者摇橹，有的甚至是撑杆，最惨的航线干脆用人拉纤。

    就拿川江来说，上次李憬去，就看到好多拉纤的，男女都有，都是最赤贫的无业者，全部都不穿衣服，因为衣服会被磨损。男女混杂在一起，一边喊着号子，一边把沉重的货船，拉过三峡。吓得李憬的姐姐和四婢都躲到船舱里不敢出来。

    李憬的两条光幕上买的船，船小，材料轻，使用最高技术的帆和控制系统，可以通过小范围的机动来最大程度利用风力。这个年代的船不可能实现。

    一般来说，从驱动效率上看，划桨最低。因为，手臂每做一次划桨的圆周运动，船桨有一半在空气中，一半在水里，在空气中的运动是白白耗费能量的。而摇橹就不同，船橹一般位于船尾，橹始终都在水里，作用力全部能用在推进上，所以船橹的效率是划桨的三倍。

    但是船桨也有优势，就是可以多个数量的布置在两舷，一条船却只能布置一根橹（大江大河和海船除外，可以在两舷布置密集的橹）。即使多人一块摇橹，也没有划桨方便。摇橹推进的缺点也很明显，一来摇橹时多半采用站姿，长期操作更耗费体力。二来摇橹更占用船内空间，不利于部署多层摇橹。

    还有的选择就是明轮，在中国很早就发明了明轮推进的船舶，内河和海洋的航船都有用明轮推进的。而且造的非常的巨大，速度也很快。这种船型就是车船。

    早在南北朝，史书上就已有车船的记载。

    在唐代，李皋对车船的发展起了承前启后的作用。他制造的车船用人力踏动快速前进。结构就是一根木轴横穿两舷，两舷外各有一个带着很多桨叶个木轮，木轮一半在水里，一半在水上。

    木轴在船内有踏板，就像人力踩踏的水车一样，一排人扶着横木杆用脚踩，来使两舷外的木轮转动，划水前进。一条船从前到后又很多排木轮，多的有几十排，所以速度还是挺快的。缺点是占用内河航船最宝贵的舱内空间，因为吃水浅，内河船往往只有一层船舱。

    宋代的车船盛极一时，绍兴二年(1132)王彦恢制的战舰，旁设4轮，每轮8楫（桨片）。木匠高宣也是造车船的名匠,曾创造大小车船10余种,大型车船长20～30丈，吃水1丈左右，可容纳700～800人；中型车船一般承载200～300人。车船有2车、4车、5车、8车、9车以及23、24车等多种。这个数字就是明轮轴的轴数。宋朝最大车船长36丈，宽4丈1尺。

    明初陈友谅也曾使用车船在鄱阳湖进行水战。

    明中叶以后，卢崇俊作多种型式的车船称为“静江龙船”。

    直到20世纪初，中国南方还有少量车船。车船虽然未能在各水系普遍使用，但它的历史悠久，对中国船舶的发展起过很大的作用。

    但是，尽管车船的优势很大，但李憬还是不想选择明轮推进的车船。一个原因是早晚要上蒸汽机，不如早点开始使用螺旋桨。另外明轮的推进效率虽然远远超过桨和橹。毕竟桨和橹是用胳膊划水的，车船是用脚踏的，胳膊没有腰腿的力量大，所谓胳膊拧不过大腿，就像弓箭射不过脚踏怒和腰张弩是一个道理。

    但是，明轮有很大的问题。明轮的结构复杂，受风浪的影响大，水上的最大阻力不是来源于水和船体的摩擦力。而是兴波阻力。就是波浪造成的阻力。如果船遇到风浪的话，会像鸭子一样左摇右摆。

    空气和水密度相差800倍，庞大的明轮在其中进进出出，受力不均匀，长期形变，很容易损坏。露在外面的明轮也是敌人的好目标，1854年克里米亚战争期间，当时还有不少明轮战舰，海岸的炮台重点攻击这些明轮，损失惨重。

    明轮最大的缺点是效率还是低，有些人决心改变它，他们想起了阿基米德。阿基米德设计了螺旋抽水机，就是在一个长筒内设一根轴，轴上有很多螺旋形的叶片，只要用手摇动，轴上的曲型手柄，就可以把水抽上来。可以抽水浇地，也可以用于低洼地排涝。

    受螺旋抽水机的启发，完全浸没在水中的螺旋桨就被发明出来了，螺旋桨的推进效率在40%至45%之间。而之前浆和橹效率都是个位数字，甚至差的不到一。螺旋桨的中轴可以穿过船尾，只要做好防水就好。

    在没有蒸汽机动力的时代，如何驱动螺旋桨呢，李憬想到两个方法。一个是参考多人共骑的自行车的方式，用齿轮对齿轮传动，有一排人踩踏就行。就像骑自行车一样。但是这样的齿轮要求坚固、耐磨，甚至精密，否则会卡住。没有机床和渐开线方程等数学知识，这个很难做。

    这个优点是推进效率超级高，现代的全齿轮自行车价格要五六千元甚至上万元。齿轮传动效率高到99%，链条只能达到80%左右。纯齿轮自行车真不是普通人玩的起的。而且还耐操，不会掉链子，膜拜共享单车就出过一批，纯齿轮，六边形打孔免充气实心橡胶轮胎的自行车，就是可靠性高，不容易坏，免维护。

    另一个方法倒是很容易实现，就是干脆采取自行车链条的方式驱动，这个灵活性好，比如做好一套，和自行车一样就是没有两个轮子，链条直接带动水下的螺旋桨，车把该做控制螺旋桨后面的舵机片。这样推进和转向装置都有了。这套设备轻小，可以灵活的装载任何大小的内河原有的木船上。因为这套系统只有十几斤重，最多也就二十几斤。自行车去掉了轮子能有多重。装一台是单轴单浆驱动，并列装两台是双轴双桨驱动。

    安装也简单，直接用大号木螺丝拧上就行。如果能做出符合要求的齿轮，就可以做个简单的装置，在车把上装个拉杆，一个前进档，一个倒档。太妙了，李憬都要崇拜自己了，真是太有想法了。

    至于大型专用设计的内河航船，船舱里可以加一根主轴贯穿全船，主轴上，从头到尾都是横向安装的单个脚踏车，链条直接连接脚踏轮和主轴上的齿轮。一排水手横向骑在主轴上飞快的蹬着单车，半小时换一批人，李憬粗略测算，内河逆流也可以达到5到10公里的航速。

    这样两侧富余出来的两侧船舱空间可以载货，也可以安装舷墙炮窗，安装火炮，用于作战。甲板上也可以堆放货物，当然也可以安装桅杆作为备份，如果风力风向合适，就不用把船员累成狗了。

    链条制作可能麻烦些，这些都是精细的部件，不过没关系，李憬把金陵城里的金匠银匠首饰匠都请来，他们惯会用锤子，做这些精细的东西，李憬有好钢不怕弄不出来，实在不行就做粗大的链条，放大的链条，难度直线降低，链条的最大问题是磨损，目前只能用渗碳回火来做表面硬化来耐磨损。同时多加润滑油，这个可以用动物油脂混合石墨粉来代替。

    以后考虑可以用锰钢来做齿轮和链条，这个超级耐磨损。锰矿韩江上游就有矿，后世都有开采，不得不说，韩江的矿产资源太得天独厚了，各种稀有金属和矿物都有。李憬也知道后世探明储量和矿洞的位置。

    李憬单独安排一组人，来做这个螺旋桨推进装置，钢管用板材烧红后，卷起来，包裹着做基座的方形条上，锻打结合部做成钢管。不同的钢管也可以锻接成各种形状。链条也单独安排一组人来研发。先做几台单个的无伦脚踏车来实验。做好后随便找条木船安装上进行实验。
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